(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真現像剤用のキャリア芯材であって、
マグネタイトまたはマンガンフェライトからなり、
ＢＥＴ法により測定された当該キャリア芯材の比表面積をＢＥＴ比表面積とし、当該キャリア芯材を真球と仮定したときの比表面積を真球相当比表面積としたとき、［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］の値が、１６．２以上、２５．８以下であり、
走査電子顕微鏡での反射電子像解析により測定した表面粗さＲａの値が、０．０５０μｍ以下であり、
見掛密度が、２．４０ｇ／ｃｃ以上である、ことを特徴とする電子写真現像剤用のキャリア芯材。
【請求項２】
外部磁場１０００Ｏｅにおける磁化率であるσ１０００の値が、２０ｅｍｕ／ｇ以上、７５ｅｍｕ／ｇ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の電子写真現像剤用のキャリア芯材。
【請求項３】
平均粒径が、１５μｍ以上、８０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真現像剤用のキャリア芯材。
【請求項４】
２４時間攪拌後の帯電量の低下率が、初期帯電量の１０％以下である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子写真現像剤用のキャリア芯材。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の芯材を樹脂で被覆してなる、ことを特徴とする電子写真現像剤用のキャリア。
【請求項６】
請求項５に記載の電子写真現像剤用のキャリアと、トナーとを含む、ことを特徴とする電子写真現像剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用現像剤用のキャリア芯材、電子写真現像剤用のキャリア、および電子写真現像剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二成分系電子写真現像法における電子写真現像剤用のキャリアの役割は、現像器装置内でトナーと共に混合攪拌されることにより当該トナーへ電荷を付与することと、担持体として当該トナーを感光体上に搬送することである。トナー搬送後のキャリアは、マグネットロール上に残留し、現像器装置内で再びトナーと混合される。このため、キャリアには、所望の電荷をトナーに付与する帯電特性と、繰り返し使用に耐える耐久性とが要求される。
【０００３】
一般的に、二成分系電子写真現像剤用のキャリア（本発明において、単に「キャリア」と記載する場合がある。）は、上述した帯電特性や耐久性を確保するために、マグネタイトなどの磁性粒子の芯材（本発明において、「キャリア芯材」と記載する場合がある。）を樹脂でコートした形態で使用される。しかしながら、電子写真現像剤の長期間の使用において、現像器装置内でキャリア同士の接触が繰り返し起こるため、当該キャリアにコートされた樹脂の磨耗や剥離が発生する。この磨耗や剥離の結果、キャリアの帯電付与能力が低下するため、現像された電子写真の画質が悪化したり、長期間にわたり安定した現像特性を得ることが困難であるという問題があった。
【０００４】
この問題に対し、表面に適度な凹凸を有する粒子をキャリア芯材として用い、コートされた樹脂をキャリア芯材の凹部に染み込ませることで、当該キャリア芯材と樹脂との密着性を向上し、耐久性が向上することが提案されている。たとえば、特許文献１には、芯材の比表面積と芯材の真球相当比表面積の比が１．６から４．０であるキャリア芯材が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０７３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら本発明者らの検討の結果によれば、特許文献１をはじめとする、従来の技術に係る樹脂がコートされたキャリアの耐久性は不十分であり、長期間の使用により帯電特性が悪化することが確認された。そこで、本発明者らは当該耐久性の向上の為、キャリア芯材の表面積をさらに大きくすることを考えた。ここで、キャリア芯材となる磁性粒子は、一般的に焼成法により製造されている為、当該キャリア芯材の表面積を大きくする為には、焼成温度を低下させることが考えられる。ところが、キャリア芯材の表面積を大きくする為に焼成温度を低下させると、今度は、焼結の進行が不十分となり、キャリア芯材の粒子内部や表面に多数の空孔が残留してしまう。そして、このような内部や表面に多数の空孔が残留した多孔質のキャリア芯材では、衝撃により発生したクラックが空孔を伝播することを見出した。即ち、現像器装置内でのキャリア攪拌中に、割れ、欠けが発生し、機械的強度に問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の状況の下でなされたものであり、粒子強度の低下を招く空孔が存在しないにも拘わらず、樹脂との密着性が高いキャリア芯材、当該キャリア芯材を用いたキャリア、電子写真現像剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上述の課題を解決する為、研究を行った結果、焼結の進行を十分に行って見掛密度を上げながらも、キャリア芯材の表面に極めて微細な構造を形成する手法を知見し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、上述の課題を解決するための第１の発明は、
電子写真現像剤用のキャリア芯材であって、
マグネタイトまたはマンガンフェライトからなり、
ＢＥＴ法により測定された当該キャリア芯材の比表面積をＢＥＴ比表面積とし、当該キャリア芯材を真球と仮定したときの比表面積を真球相当比表面積としたとき、［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］の値が、１６．２以上、２５．８以下であり、
走査電子顕微鏡での反射電子像解析により測定した表面粗さＲａの値が、０．０５０μｍ以下であり、
見掛密度が、２．４０ｇ／ｃｃ以上である、ことを特徴とする電子写真現像剤用のキャリア芯材である。
【００１０】
第２の発明は、
外部磁場１０００Ｏｅにおける磁化率であるσ１０００の値が、２０ｅｍｕ／ｇ以上、７５ｅｍｕ／ｇ以下である、ことを特徴とする第１の発明に記載の電子写真現像剤用のキャリア芯材である。
【００１１】
第３の発明は、
平均粒径が１５μｍ以上８０μｍ以下である、ことを特徴とする第１または第２の発明に記載の電子写真現像剤用のキャリア芯材である。
【００１２】
第４の発明は、
２４時間攪拌後の帯電量の低下率が、初期帯電量の１０％以下である、ことを特徴とする第１から第３の発明のいずれかの発明に記載の電子写真現像剤用のキャリア芯材である。
【００１３】
第５の発明は、
第１から第４の発明のいずれかの発明に記載のキャリア芯材を樹脂で被覆してなる、ことを特徴とする電子写真現像剤用のキャリアである。
【００１４】
第６の発明は、
第５の発明に記載の電子写真現像剤用のキャリアと、トナーとを含む、ことを特徴とする電子写真現像剤である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るキャリア芯材を用いた電子写真現像剤用のキャリアは、キャリア芯材と樹脂との密着性が高く、さらにキャリア芯材の粒子強度が高い為、長期間にわたる電子写真現像の繰り返しにおいて耐久性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係るキャリア芯材のＳＥＭ写真である。
【図２】実施例２に係るキャリア芯材のＳＥＭ写真である。
【図３】実施例３に係るキャリア芯材のＳＥＭ写真である。
【図４】比較例１に係るキャリア芯材のＳＥＭ写真である。
【図５】比較例２に係るキャリア芯材のＳＥＭ写真である。
【図６】実施例１に係るキャリア芯材のＦＥ−ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るキャリア芯材は、ＢＥＴ法により測定された当該キャリア芯材の比表面積をＢＥＴ比表面積とし、当該キャリア芯材を真球と仮定したときの比表面積を真球相当比表面積としたとき、［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］の値が、８．０以上、３０．０以下である。即ち、本発明に係るキャリア芯材は、その真球相当表面積の８倍〜３０倍に相当する極めて広い比表面積を有している。つまり、本発明に係るキャリア芯材は、表面に多数の凹凸構造が存在する。
【００１８】
本発明に係るキャリア芯材は、その真球相当表面積の８倍〜３０倍に相当する極めて広い比表面積を有しているにもかかわらず、走査電子顕微鏡での反射電子像解析により測定した表面粗さＲａの値は、０．０５０μｍ以下である。即ち、本発明に係るキャリア芯材の表面には、大きな凹凸がない。尚、走査電子顕微鏡の反射電子像解析による表面粗さＲａの測定方法は、後述する。
【００１９】
ＢＥＴ法の測定結果から得られた、表面に多数の凹凸構造が存在するという評価結果と、走査電子顕微鏡の測定結果から得られた、表面には大きな凹凸がないという評価結果とから、本発明に係るキャリア芯材の表面には、ミクロ的に見れば極めて微細な凹凸構造が、キャリア芯材全体として、マクロ的に見れば平坦な形状を有しているのだと考えられる。
そして、本発明に係るキャリア芯材は、当該極めて微細な凹凸構造により樹脂との密着性を向上させる為、本発明に係るキャリアや電子写真現像剤は高い耐久性を発揮することが出来るのだと考えられる。一方、本発明に係るキャリア芯材は、全体として見れば平坦な構造を有しているため、現像器装置内でのキャリア同士の衝突の際、粒子の割れ、欠けの発生原因となり易い部分が存在せず、高い画像特性を維持出来るのだと考えられる。
さらに、本発明に係るキャリア芯材の見掛密度は、２．４０ｇ／ｃｃ以上である。つまり、当該キャリア芯材は、粒子内部および表面にほとんど空孔が存在しない。従って、当該観点からも機械的強度が強く、現像器装置内でのキャリア同士の衝突の際、粒子の割れ、欠けが発生し難く、高い画像特性を維持出来るのだと考えられる。
【００２０】
本発明に係るキャリア芯材となる磁性粒子は、外部磁場１０００Ｏｅにおける磁化率であるσ１０００の値が、２０ｅｍｕ／ｇ以上、７５ｅｍｕ／ｇ以下である。磁化率が２０ｅｍｕ／ｇ以上あることで、磁気ブラシを形成する磁気的引力が確保出来るのでキャリアの飛散現象が発生しない。
一方、磁化率が７５ｍｕ／ｇ以下であることにより、マグネットロール上に形成される磁気ブラシが、感光体を傷つける危険性を招くことを回避できる。
【００２１】
磁性粒子の組成としては、上記の磁化率を満足するものであれば良いが、マグネタイトまたはマンガンフェライトが特に好適である。これらの物質は適度な磁化率をもち、残留磁化も小さいため好ましい。
【００２２】
本発明に係るキャリア芯材の粒径は、１５μｍ以上、８０μｍ以下が好ましい。粒径が１５μｍ以上あれば一粒子あたりの磁化がキャリア飛散を抑止することが出来、粒径が８０μｍ以下であれば画像特性の低下を回避出来るからである。
【００２３】
本発明に係るキャリア芯材は、２４時間攪拌後の帯電量の低下率が初期帯電量の１０％以下である。一般的にキャリアは現像機内で長時間の攪拌を受けることにより、後述の樹脂コートの剥離が生じ、帯電量の低下が生じる。このような帯電量の劣化は、現像画質の変化を引き起こすため、長期間にわたり安定した画質を得ることが困難となる。この点に
関し、本発明に係るキャリア芯材は、上述のように表面に極めて微細な凹凸を多数有するため、芯材と樹脂との密着性を向上させることが可能である。この芯材と樹脂との密着性を向上の為、２４時間攪拌後の帯電量の低下率が、初期帯電量の１０％以下に抑制できたものと考えられる。
【００２４】
また、本発明に係るキャリア芯材は、帯電性の付与および耐久性の向上のためシリコーン系樹脂等を被覆し、電子写真現像用のキャリアとして使用することが好ましい。被覆方法に関しては、公知の手法により行えば良い。
【００２５】
以降より、本発明に係るキャリア芯材の製造方法について説明する。本発明に係るキャリア芯材の製造方法を、１．前駆体となる粒子の造粒工程、２．磁性相を得る焼成工程、３．表面に微細な凹凸発生させる表面処理工程、４．本発明に係るキャリア芯材の調製、５．本発明に係るキャリア、電子写真現像剤の調製、各工程に分けて説明する。
【００２６】
１．前駆体となる粒子の造粒工程
本発明に係るキャリア芯材の前駆体となる粒子を得るには、公知の造粒方法を用いればよいが、特に噴霧乾燥法が好適に用いられる。噴霧乾燥により造粒を行う場合には、水中に原料粉末を混合、分散させスラリーとした後、乾燥風中に噴霧することにより、所望の粒度分布を持った前駆体粒子を得ることができる。
【００２７】
具体的には、スラリーの固形分濃度を５０％〜９０％の間で調整することが好ましい。造粒物の粒子形状を維持するためには、媒体液である水に、適宜なバインダーを添加することが有効である。当該バインダーとしては、例えばポリビニルアルコールが好適に使用でき、その媒体液中濃度は０．５〜２．０質量％程度とすればよい。さらに、スラリーには、分散剤が添加されるのが一般的である。当該分散剤としては、例えばポリカルボン酸アンモニウム系のものが好適に使用でき、その媒体液中濃度は０．５〜２．０質量％程度とすればよい。さらに、潤滑剤や、当該スラリーへ、焼結促進剤としてリンやホウ酸等を添加することが出来る。
【００２８】
原料粉末としては、例えば、マグネタイトの製造の場合には金属Ｆｅ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３などが好適に用いられる。マンガンフェライトの場合には、Ｆｅ源である金属Ｆｅ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３と、Ｍｎ源である金属Ｍｎ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４やＭｎＣＯ３とを所定の割合になるよう計量し、混合するのが良い。
【００２９】
２．磁性相を得る焼成工程
次に、造粒により得られた前駆体粒子を、焼成することで磁性相とする。焼成は、造粒粉を加熱した炉に投入し、所定の時間加熱することで行われる。焼成温度は目的となる磁性相が生成する温度範囲に設定すれば良いが、たとえばマグネタイトやソフトフェライトを製造する場合には１０００〜１３００℃の温度範囲で焼成することが一般的である。当該焼成炉は電気炉などの一般的な加熱炉を用いれば良い。
【００３０】
３．表面に微細な凹凸発生させる表面処理工程
本発明に関するキャリア粒子の表面形状を得るためには、上述の焼成工程に続けて、得られた焼成物を強い還元雰囲気、好ましくは酸素分圧１０−１０ａｔｍ以下に調整した炉内で６００℃〜１０００℃の温度範囲にて転動させることで熱処理を行う。
従って、加熱炉としては、得られた焼成物を転動出来る回転炉等を用いる。これによって、後述するキャリア粒子の表面に微細な凹凸発生させる表面処理を実施することが出来る。具体的には、０．５ｒｐｍ〜１０ｒｐｍ程度の回転が可能で、焼成時の雰囲気を制御できるロータリーキルンが好ましい。
当該強い還元雰囲気の調製は、一酸化炭素や水素などの還元性ガス、またはそれらの還
元性ガスと窒素やアルゴンなどの不活性ガスとの混合ガスを炉内にフローすることにより実施される。または、カーボンなどの還元剤を、表面処理工程実施時に炉内へ投入しても良い。
本発明者らの検討の結果、表面処理工程実施時の炉内温度が６００℃以上あれば、本発明の特徴である微細な構造を持つ表面形状が得られ、炉内温度が１０００℃以下であれば粒子同士の焼結や炉壁への付着が起こらない。
また、加熱炉を転動させながら熱処理を行うことで、粒子の微細な表面構造を均一に形成させることが可能となり、処理ばらつきを低減出来る。
【００３１】
４．本発明に係るキャリア芯材の調製
表面処理工程を終えた粒子を篩により分級することにより、所望の粒度分布を持った本発明に係るキャリア芯材を得ることができる。
【００３２】
５．本発明に係るキャリア、電子写真現像剤の調製
本発明に係るキャリア芯材へ樹脂をコートすることにより、帯電性の付与および耐久性の向上を行う。コートの樹脂としては、シリコーン系樹脂などが用いられる。被覆方法に関しては、公知の手法により行えば良い。この結果、本発明に係るキャリアを得ることができる。
さらに、本発明に係るキャリアと、適宜なトナーとを混合することで本発明に係る電子写真現像剤を得ることができる。
【００３３】
《測定方法》
以下、本実施例および比較例において行った各特性値の測定方法を示す。
＜粒度分布＞
キャリア芯材の粒度分布は、マイクロトラック（日機装（株）製、Ｍｏｄｅｌ：９３２０−Ｘ１００）を用いて測定した。尚、本発明においては、体積率５０％までの積算粒径であるＤ５０の値を粉末の平均粒径として記載した。
【００３４】
＜磁気特性＞
キャリア芯材の磁気特性は、ＶＳＭ（東英工業株式会社製、ＶＳＭ−Ｐ７）を用いて磁化率の測定を行い、外部磁場１０００Ｏｅにおける磁化率σ１０００（ｅｍｕ／ｇ）を測定した。
【００３５】
＜見掛密度＞
キャリア芯材の見掛密度は、ＪＩＳ−Ｚ２５０４：２０００により測定した。
【００３６】
＜比表面積＞
キャリア芯材の比表面積は、マウンテック社製Ｍａｃｓｏｒｂ（ｍｏｄｅｌ−１２０１）を用い、２００℃で１５分間脱気した試料に対して測定をおこなった。吸着ガスとしては窒素を使用した。
【００３７】
＜表面粗さ＞
粒子の表面凹凸の測定は、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：日立製Ｓ−４７００）と、それに付属する三次元形状測定装置（日立株式会社製、ＲＤ−５００ｗ）とを用い、反射電子検出器により観測された反射電子像を解析することにより、算術表面粗さＲａの値を算出した。
尚、表面粗さＲａの値は、５０個のキャリア芯材粒子表面粗さの平均値である。
表面状態を反映する特性値は、粗度パラメータにより構成されたｓｕｒｆａｃｅｆａｃｔｏｒとした。但し、Ｗ６０とした。
測定条件は、加速電圧３ｋＶ、電流２０μＡ、Ｗ．Ｄ．１２ｍｍ、対物絞り２、Ｃｏｎ
ｄＬｅｎｓ１：５、測定倍率５０００倍とした。
【００３８】
＜帯電量測定＞
帯電量の測定は、ガラス瓶中にキャリアとトナーとを入れ、これを振とう器により３０分間攪拌した。当該攪拌後、４００メッシュの篩網上において、吸引圧８．０ｋＰａで１分間吸引することによりトナーを除去し、残ったキャリアの電荷量（Ｑ）を測定し、重量あたりの帯電量
帯電量（μＣ／ｇ）＝Ｑ（μＣ）／Ｍ（ｇ）
を算出した。但し、Ｍはキャリアの重量である。
【００３９】
＜耐久性評価＞
キャリアの耐久性は、振とう器による攪拌を２４時間実施し対外は、上記帯電量測定と同様の操作を行い、攪拌後のキャリアの帯電量を測定し、初期の帯電量との比較を行うことにより評価した。
【実施例】
【００４０】
《実施例１》
Ｆｅ２Ｏ３（平均粒径：０．６μｍ）７．２ｋｇ、Ｍｎ３Ｏ４（平均粒径：０．９μｍ）２．８ｋｇを純水３．０ｋｇ中に分散し、湿式ボールミル（メディア径２ｍｍ）により粉砕処理を行い、Ｆｅ２Ｏ３とＭｎ３Ｏ４の混合スラリーを得た。尚、純水には分散剤として、ポリカルボン酸アンモニウム系分散剤を６０ｇ添加した。この混合スラリーをスプレードライヤーにて約１３０℃の熱風中に噴霧し、粒径１０〜１００μｍの乾燥造粒物を得た。
この乾燥造粒物を電気炉に投入し、１１５０℃で３時間焼成して焼成物を得た。得られた焼成物を粉砕後に篩を用いて分級し、平均粒径３６μｍとなるフェライト粉末を得た。
さらに、このフェライト粉末にカーボン粉末を１．０ｗｔ．％加え、ロータリーキルンに投入して、窒素ガスフロー雰囲気下で転動させながら８００℃で１時間熱処理を行い、実施例１に係るキャリア芯材を得た。
次に、キャリア芯材の樹脂との密着性を評価するため、実施例１に係るキャリア芯材に対して樹脂コートを行い、実施例１に係るキャリアを製造した。
前記キャリア芯材と樹脂溶液とを質量比でキャリア芯材：樹脂溶液＝９５：５の割合で撹拌機に導入し、樹脂溶液にキャリア芯材を３時間浸漬しながら１５０〜２５０℃の範囲で加熱撹拌した。樹脂溶液はシリコーン系樹脂（信越化学製、ＫＲ２５１）をトルエンに溶解させた。これにより、キャリア芯材１００質量部に対し樹脂が０．５質量部の割合でコーティングを行った。この樹脂被覆されたキャリア芯材を熱風循環式加熱装置にて２５０℃で５時間加熱することにより、樹脂被覆層を硬化させて、実施例１に係る磁性キャリアを得た。
【００４１】
実施例１に係るキャリア芯材の平均粒径は２７．２μｍ、見掛け密度は２．４４ｇ／ｃｃ、ＢＥＴ比表面積は１．０３ｍ２／ｇ、真球相当比表面積０．０４４ｍ２／ｇ、従って［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］は２３．４、Ｒａは０．０４２μｍ、σ１０００は６１．０ｅｍｕ／ｇであった。
さらに、実施例１に係るキャリアの初期の帯電量は２８．３μＣ／ｇ、２４時間後の帯電量は２６．９μＣ／ｇ、２４時間後での帯電量低下率は４．９％であった。
【００４２】
《実施例２》
焼成後のフェライト粉末に対し、９００℃で熱処理を行うこと以外は実施例１と同様の操作を行い、実施例２に係るキャリア芯材とキャリアとを得た。
実施例２に係るキャリア芯材の平均粒径は２８．４μｍ、見掛け密度は２．４２ｇ／ｃｃ、ＢＥＴ比表面積は０．６８ｍ２／ｇ、真球相当比表面積０．０４２ｍ２／ｇ、従って
［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］は１６．２、Ｒａは０．０２７μｍ、σ１０００は５２．７ｅｍｕ／ｇ、であった。
さらに、実施例２に係るキャリアの初期の帯電量は２７．６μＣ／ｇ、２４時間後の帯電量は２５．９μＣ／ｇ、従って２４時間後での帯電量低下率は６．２％であった。
【００４３】
《比較例１》
焼成後のフェライト粉末に対し、熱処理を行わないこと以外は実施例１と同様の操作を行い、比較例１に係るキャリア芯材とキャリアとを得た。
比較例１に係るキャリア芯材の平均粒径は２７．４μｍ、見掛け密度は２．３２ｇ／ｃｃ、ＢＥＴ比表面積は０．０６ｍ２／ｇ、真球相当比表面積０．０４４ｍ２／ｇ、従って［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］は１．３６、Ｒａは０．０１７μｍ、σ１０００は７１．３ｅｍｕ／ｇであった。
さらに、比較例１に係るキャリアの初期の帯電量は２７．９μＣ／ｇ、２４時間後の帯電量は２２．４μＣ／ｇ、従って２４時間後での帯電量低下率は１９．７％であった。
【００４４】
《比較例２》
焼成時の温度を９５０℃で行うこと以外は比較例１と同様の操作を行い、比較例２に係るキャリア芯材とキャリアとを得た。
比較例２に係るキャリア芯材の平均粒径は２７．４μｍ、見掛け密度は２．１８ｇ／ｃｃ、ＢＥＴ比表面積は０．５８ｍ２／ｇ、真球相当比表面積０．０４４ｍ２／ｇ、従って［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］は１３．２、Ｒａは０．０２５μｍ、σ１０００は５５．０ｅｍｕ／ｇであった。
さらに、比較例２に係るキャリアの初期の帯電量は２７．８μＣ／ｇ、２４時間後の帯電量は１４．５μＣ／ｇ、従って２４時間後での帯電量低下率は４７．８％であった。
【００４５】
《実施例３》
Ｆｅ２Ｏ３（平均粒径：０．６μｍ）１０．０ｋｇを純水３．０ｋｇ中に分散し、湿式ボールミル（メディア径２ｍｍ）により粉砕処理を行い、Ｆｅ２Ｏ３のスラリーを得た。尚、純水には分散剤として、ポリカルボン酸アンモニウム系分散剤を６０ｇ添加した。このスラリーをスプレードライヤーにて約１３０℃の熱風中に噴霧し、粒径１０〜１００μｍの乾燥造粒物を得た。
この乾燥造粒物を、電気炉に投入し１１８０℃で３時間焼成して焼成物を得た。得られた焼成物を粉砕後に篩を用いて分級し、平均粒径３５μｍとなるマグネタイト粉末を得た。
さらに、このマグネタイト粉末にカーボン粉末を１．０ｗｔ．％加え、ロータリーキルンに投入して、窒素ガスフロー雰囲気下で転動させながら８００℃で１時間熱処理を行うことにより、実施例３に係るキャリア芯材とキャリアとを得た。
実施例３に係るキャリア芯材の平均粒径は３０．２μｍ、見掛け密度は２．４５ｇ／ｃｃ、ＢＥＴ比表面積は０．９８ｍ２／ｇ、真球相当比表面積０．０３８ｍ２／ｇ、従って［ＢＥＴ比表面積］／［真球相当比表面積］は２５．８、Ｒａは０．０４４μｍ、σ１０００は５５．２ｅｍｕ／ｇであった。
さらに、実施例３に係るキャリアの初期の帯電量は２９．０μＣ／ｇ、２４時間後の帯電量は２７．４μＣ／ｇ、従って２４時間後での帯電量低下率は５．５％であった。
【００４６】
《まとめ》
図１に実施例１、図２に実施例２、図３に実施例３、図４に比較例１、そして、図５に比較例２に係るキャリア芯材のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）をそれぞれ示し、図６に実施例１に係るキャリア芯材のＦＥ―ＳＥＭ写真（倍率５０００倍）を示す。
従来の技術に係る一般的なキャリア芯材は、図４に示されるような、いくつかのグレインが集合した粒子形状となっており、グレイン部分は比較的平滑となっている。これに対
し、本発明に関するキャリア芯材は、図１から３、６に見られるように、粒子表面に微細な析出物を有し、表面凹凸が非常に大きい形状となり、後述するように比表面積が大きくなっている。
一方、図５に示す比較例２に係るキャリア芯材は、従来技術に係る製造方法である「焼成温度の低下」によって、本発明に係るキャリア芯材と同等の比表面積を持つキャリア芯材を製造したものである。しかし、比較例２に係るキャリア芯材は、焼結が十分進行しておらず、多孔質形状の粒子となっていることが解る。
尚、本発明者は、図６等から実施例１のＲａ値を測定した。以降の実施例、比較例でも同様である。
【００４７】
【表１】
0005373958.tif 000002
【００４８】
表１は、実施例１から３、および、比較例１、２に係るキャリア芯材の各特性値の一覧表である。
ここで、実施例１、２および比較例１に係るキャリア芯材は、磁性相であるマンガンフェライトを得る焼成工程までは同一であるが、その後の熱処理による表面改質の条件、有無の点で異なっている。熱処理による表面改質処理を実施しなかった比較例１に係るキャリア芯材と比較して、当該処理を行った実施例１、２に係るキャリア芯材は、１０〜１５倍の比表面積を有しており、ＳＥＭ像に見られる粒子形状の差を反映したものとなっている。
また、実施例３は、磁性相がマグネタイトであるキャリア芯材の結果である。当該結果より、本発明に係る熱処理を行うことにより、磁性相がマグネタイトであっても、実施例１、２と同様に粒子表面に微細な析出物を発生させ表面凹凸が非常に大きい形状とし、比表面積を大きく出来ることを示している。
【００４９】
一方、比較例２に係るキャリア芯材は、本発明に係る熱処理を行うことなく、本発明に係るキャリア芯材と同程度の比表面積を有してはいるものの、見掛密度が低い。このことは、比較例２に係るキャリア芯材の粒子内には、多数の空孔が存在していることを示している。
【００５０】
実施例１から３および比較例１、２のキャリア芯材に係るキャリアに対して、初期の帯電量測定、および２４時間攪拌後の帯電量測定の結果を、キャリア芯材特性と併せて表１に記載した。
表１の結果から明らかなように、実施例１から３に係るキャリア粒子は、２４時間攪拌後の帯電量の低下は小さく、形状観察の結果粒子の割れ、欠けもほとんど見られなかった。
この結果から、実施例１から３に係るキャリア粒子は、キャリア芯材が表面に微細な構造を持つため樹脂との密着性が極めて大きく、加えて見掛密度が高く空孔がほとんど存在しないため機械的高度にも優れていることを裏付けていると考えられる。
【００５１】
上記の実施例の結果に対し、比較例１に係るキャリアは、２４時間攪拌後の帯電量が初期と比べて大きく低下している。また、攪拌後のキャリアの表面観察から、コート樹脂の磨耗、剥離が原因と考えられる芯材部分の露出が見られた。このことから比較例１に係るキャリアは、キャリア芯材の表面積が小さく表面凹凸が少ない為、樹脂とキャリア芯材との密着性が低いのだと考えられる。
【００５２】
また、焼成温度を下げることにより表面凹凸を大きくした比較例２に係るキャリアでは、２４時間攪拌後の帯電量の低下が著しく、耐久性が悪化したことを示している。このようなキャリアの耐久性悪化は、画像特性の著しい毀損原因になると考えられるため、好ましくない状態である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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